關(guān)于黑板反光問(wèn)題的分析與研究

王儷瑾 包頭市第九中學(xué)

十九世紀(jì)中期以來(lái)，黑板作為課堂教育必選用具，為世界教育事業(yè)的一步步發(fā)展，人類(lèi)傳播知識(shí)文化，普及教育，立下汗馬功勞。但黑板的反光問(wèn)題，也隨之困擾了一代又一代的莘莘學(xué)子。本課題對(duì)本校數(shù)百名同學(xué)進(jìn)行了關(guān)于黑板反光問(wèn)題的調(diào)查，其結(jié)果足以看出黑板反光問(wèn)題對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響與危害。本文從黑板反光的原因入手，剖析具體，并從黑板的材料、角度、色調(diào)、光線等方面提出不同方法以解決黑板的反光問(wèn)題，再加以分析各個(gè)方案的利弊與可行性。對(duì)不同方案的分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究從而得出最為可行的方案。

1.黑板反光的具體原因

通過(guò)初中學(xué)習(xí)我們知道，黑板反射的原因是因?yàn)楫a(chǎn)生了鏡面反射。當(dāng)一束平行光射到凹凸不平的物體上時(shí)，它的反射光線也是射向不同方向的，這樣我們才可以在不同的地方看到同一個(gè)物體，這稱為漫反射。同理，當(dāng)一束平行光射到光滑的物體上時(shí)，我們只能在一個(gè)特定角度才能看到它，這稱為鏡面反射。當(dāng)然，現(xiàn)實(shí)生活中并不可能存在完全光滑的物體，當(dāng)進(jìn)入我們眼睛鏡面反射光相對(duì)漫反射光更強(qiáng)時(shí)，這個(gè)表面就有可能被當(dāng)做一個(gè)光滑鏡面看。通過(guò)查參考文獻(xiàn)1得圖2圖3，得到定理及數(shù)據(jù)，隨著入射角增大，反射光線的強(qiáng)度會(huì)變大，而折言論射光的強(qiáng)度會(huì)變?nèi)酢?/p>

（n為物質(zhì)折射率，一般材料折射率在1.3-2之間，縱軸為物質(zhì)反射率）從數(shù)據(jù)中可以看出，入射角50度小時(shí)，常見(jiàn)物體對(duì)光的反射率很小，但當(dāng)入射角大于60度快速增加這說(shuō)明當(dāng)光線的的入射角非常大時(shí)，光線幾乎不會(huì)被反射物體吸收，而是大部分被反射。

如圖a所示，當(dāng)入射光線與垂直線夾角大時(shí)，朝鏡面反射的光線比例相

對(duì)較大，又因?yàn)槠淙肷浣谴?，所以此時(shí)光的反射率非常高，此時(shí)我們就會(huì)在一些角度看黑板很刺眼了；而同理，圖b入射角小時(shí)，此時(shí)光線從四面八方射出，此時(shí)以漫反射為主。通過(guò)查資料與整合前面探究，我最終得出結(jié)論：教室的窗與門(mén)外的光線以非常大的角度入射到黑板上，此時(shí)鏡面反射方向的反射光比例增大，反射率也增大，結(jié)果便為鏡面反射方向的反射光強(qiáng)于其他漫反射光。再加上菲涅爾效應(yīng)折射率的影響下才造成了黑板反光的結(jié)果。

2.調(diào)查研究

我經(jīng)過(guò)一周的調(diào)查，整理出兩份關(guān)于黑板反光的影響比例圖表，以及經(jīng)歷過(guò)黑板反光的人數(shù)比例圖表，結(jié)果如下：

圖4 黑板的反光對(duì)上課影響的調(diào)查結(jié)果

圖5 黑板的反光對(duì)上課影響的調(diào)查結(jié)果

從調(diào)查可以看出，黑板反光降低了學(xué)生的聽(tīng)課效率，導(dǎo)致視覺(jué)疲勞；且絕大部分學(xué)生都經(jīng)歷過(guò)黑板反光的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)，視力均造成比較大的影響，解決黑板反光問(wèn)題對(duì)學(xué)生來(lái)說(shuō)極為重要。

3.解決方法

3.1 改變光源特性

將外窗改為玻璃窗或磨砂玻璃窗，能夠有效阻止平行光線的進(jìn)入，將強(qiáng)光減弱。黑板遇到減弱的強(qiáng)光會(huì)大大減小黑板鏡面反射的可能。

圖6 光照使用磨砂玻璃對(duì)黑板的影響

但是這種方法也有很大的弊端，磨砂玻璃會(huì)大大降低可利用光的利用程度，在陽(yáng)光不刺眼時(shí)更會(huì)使室內(nèi)光線明顯變暗，而且使用磨砂玻璃難以看到窗外景象，不僅降低光照，還會(huì)影響學(xué)生的心理，使學(xué)習(xí)積極性大大降低。再一點(diǎn)，磨砂玻璃不易擦拭，且成本較高，不適宜大規(guī)模使用。但使用百葉窗也是一樣的原理，相比較而言卻更為合理，可操作性也更強(qiáng)。

3.2 改變光照角度

改變光照角度也會(huì)使黑板反光度降低。其主要分為兩種方法，分別為改變黑板上下傾斜角度，移動(dòng)黑板以及使用弧度黑板。

首先說(shuō)弧度黑板

圖7 a弧度黑板與b直面黑板對(duì)比圖

圖8 a弧度黑板與b直面黑板實(shí)物圖

從上圖對(duì)比可以看出，相較平面板而言，弧面黑板具有更好的性能。在預(yù)防黑板反光的問(wèn)題上，弧面黑板可以更有效的散射平行光線，從而解決黑板反光的問(wèn)題。

但是礙于環(huán)境的限制，黑板的弧度不能過(guò)大，這也就造成了弧面黑板弧度不足的問(wèn)題。也就是說(shuō)，弧度不足的弧面黑板在散射平行光線時(shí)，不能夠達(dá)到最好的效果，只能在一定程度上減少黑板反光的可能。從而我們發(fā)現(xiàn)，弧面黑板在改善黑板反光問(wèn)題上還是有一定的效果的，但效果并不能完全保證，還受一定限制，弧度黑板并不能徹底的杜絕黑板反光問(wèn)題。

黑板的移動(dòng)傾斜.有經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師曾向我提出過(guò)一個(gè)解決方案，把黑板向下傾斜。這樣會(huì)在一定角度上改變光的折射路線，從而改善黑板的反光問(wèn)題。但我經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)與考慮也發(fā)現(xiàn)了這一舉措的不足之處。

首先，操作教師需要有一定的經(jīng)驗(yàn)，以免改變黑板傾斜角度后沒(méi)有改善甚至加重反光。其次，改變黑板角度需要黑板可活動(dòng)，但目前市面上以及學(xué)校大部分使用的是不可活動(dòng)的固定黑板，那位老教師所說(shuō)的黑板只是十幾年前所用的，現(xiàn)在都已經(jīng)淘汰。而且黑板較大，改變角度需要挪動(dòng)黑板，這對(duì)一些女性教師以及年紀(jì)較大的老師操作也并不方便。所以這一措施的可操作性并不高。

3.3 改變黑板材質(zhì)

通過(guò)多方面調(diào)查，我對(duì)近幾十年的黑板材料一一做了分析從而找出最為合適的材料以改進(jìn)黑板反光的現(xiàn)象。

3.3.1 水泥

在對(duì)長(zhǎng)輩詢問(wèn)過(guò)后，我發(fā)現(xiàn)中國(guó)最早開(kāi)始普及的黑板是水泥和木板。這樣簡(jiǎn)陋的黑板使用起來(lái)并不方便。有兩大問(wèn)題，首先是粉筆灰嚴(yán)重，再其次就是反光。用水泥做成的黑板對(duì)粉塵的吸附能力差，只是寫(xiě)字便粉塵四飛。尤其是前排的同學(xué)和教師，長(zhǎng)期使用這樣的黑板都會(huì)對(duì)肺部造成不小的損傷。而且水泥是由混合的沙土建造而成，初始不會(huì)反光，但時(shí)間長(zhǎng)久自會(huì)變得光滑，反光問(wèn)題就更加嚴(yán)重了。

3.3.2 磨砂玻璃

磨砂玻璃黑板在外觀以及耐磨程度上都勝出水泥黑板一籌，寫(xiě)字也更加省力。但是在粉塵量上并沒(méi)有太多的改善。而且它易碎，在學(xué)校教室這種地方便更容易損壞。在運(yùn)輸方面，磨砂玻璃黑板也頗為不便，因此現(xiàn)在的磨砂玻璃黑板也淡出了市場(chǎng)。

3.3.3 彩涂鋼板

現(xiàn)在市面上的黑板解決了粉塵的問(wèn)題。彩涂鋼板板面厚度多為0.3mm-0.4mm，耐磨不脫落，不褪色，書(shū)寫(xiě)手感好，字跡清晰易寫(xiě)，易擦拭，粉塵少。且可以使用磁性教學(xué)用具，比之前大有進(jìn)步。但在反光方面也不能完全遏制，且使用時(shí)有時(shí)會(huì)打滑。壽命多為3-5年。彩涂鋼板的造價(jià)較高，重量大，因?yàn)槭墙饘偈艿阶矒羧菀鬃冃危簿褪钦f(shuō)我們?nèi)绻诮淌液诎迳峡吹揭恍┌枷萏帲敲催@多為彩涂鋼板所制造的黑板。

3.3.4 新型材料復(fù)合板

新型材料復(fù)合板是由高分子合金顆粒與環(huán)氧樹(shù)脂經(jīng)一次壓制成型的，也可以解決粉塵問(wèn)題，其表面不用做任何處理，版面厚度3mm，書(shū)寫(xiě)流暢，字跡永久清晰不打滑，難反光，擦后無(wú)殘留，可視效果極佳，壽命可達(dá)15年以上。復(fù)合材料板重量輕，便于運(yùn)輸，造價(jià)低廉，但若不加入金屬板的話就不能使用磁性教學(xué)用具，同時(shí)它可燃，火災(zāi)也是安全隱患。

經(jīng)過(guò)對(duì)多種材料的分析，我認(rèn)為新型復(fù)合材料板更加適合當(dāng)前市場(chǎng)，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)更不易發(fā)生黑板反光問(wèn)題，只是在防火與磁性方面需要加以改進(jìn)，例如背面噴涂防火材料，或是表面附著磁性顆粒等。

3.3.5 其他方面

在其他方面，我們也可以采用更為鮮明的米黃色粉筆，調(diào)整黑板角度或座位設(shè)置，改變室內(nèi)光照強(qiáng)度甚至是在做建筑設(shè)計(jì)時(shí)就考慮有關(guān)問(wèn)題，采用梯形座位；上課前允許學(xué)生調(diào)整座位，做筆記時(shí)允許站起來(lái)筆記等……諸如此類(lèi)，本表兼治，更可以杜絕黑板反光對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)的影響。

4.總結(jié)

本文對(duì)黑板反光問(wèn)題進(jìn)行研究，通過(guò)對(duì)初中30多名學(xué)生進(jìn)行問(wèn)卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)“經(jīng)歷過(guò)且現(xiàn)在還存在“黑板反光問(wèn)題的達(dá)60%”，認(rèn)為黑板反光對(duì)上課有影響的達(dá)83%，主要從入射光（光源）、黑板面形狀（光照角度）、黑板材質(zhì)方面對(duì)黑板反光的問(wèn)題，進(jìn)了較系統(tǒng)地研究。研究發(fā)現(xiàn)，從光源的角度，黑板的側(cè)面玻璃采用磨砂玻璃；黑板面采用曲面；黑板材質(zhì)采用新型材料復(fù)合板等多種綜合優(yōu)化手段，可使黑板反光問(wèn)題達(dá)到最大程度優(yōu)化。本研究對(duì)解決學(xué)生上課黑板反光的問(wèn)題，具有一定的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。

5.研究體會(huì)

我的初中物理老師曾說(shuō)過(guò)：“生活處處皆物理?！鄙钪械募?xì)節(jié)值得我們?nèi)グl(fā)現(xiàn)與深究，也許不經(jīng)意間的細(xì)節(jié)就蘊(yùn)含著你所不知道的財(cái)富，知識(shí)只有在生活中運(yùn)用才能夠得到提高，知識(shí)可以應(yīng)用在我們生活的每一個(gè)角落，只要善于發(fā)現(xiàn)，勤于思考，我們也能夠發(fā)現(xiàn)細(xì)節(jié)中的奧妙，創(chuàng)造知識(shí)的財(cái)富。